資源簡介

一、科學家的探究
天花和牛痘的故事－－琴納發(fā)現(xiàn)天花疫苗
為什么得過牛痘的女工不會患天花呢？【提出問題】
或許得過一次天花，人體就對天花產(chǎn)生了免疫力【建立假設】
取微量牛痘膿漿，接種到…【設計實驗、收集證據(jù)、檢驗假設】
接種牛痘可以抵御天花【得出結(jié)論】
故事中的內(nèi)容 體現(xiàn)探究方法
10世紀時中國人已發(fā)明了往人的鼻孔里吹痘痂粉的方法預防天花，但這種方法并不安全，有時會致人死亡。已經(jīng)得過天花的人不會再次感染天花 提出問題
或許得過一次天花，人體就會對天花產(chǎn)生免疫力 提出猜想和假設
從牛身上采集牛痘膿漿，接種到人的身上，觀察變化 制訂探究方案
琴納從一位擠奶女工的手上取出微量牛痘膿漿，接種到一個8歲男孩的手臂上。不久，種痘的地方長出痘皰，接著痘皰結(jié)痂脫落。一個多月后，琴納在這個男孩手臂上再接種人類的天花痘漿，竟沒有出現(xiàn)任何天花病癥 獲取事實與證據(jù)
牛痘接種到人的身上，可以產(chǎn)生對天花的免疫力 解釋、檢驗與評價
人類從此獲得了抵御天花的有效辦法--種牛痘 表達與交流
二、科學探究的基本過程
我們一起來探究
腳印的長度與人的身高會有什么關系？
【知識拓展】
科學探究方法
科學探究方法是連接知識和能力的紐帶。“掌握一種科學探究方法勝過解答十個問題。”常見科學探究方法：
(1)控制變量法：在研究由多個因素(變量)影響的問題時，每次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，然后對其他因素分別研究，最后綜合得出結(jié)論的研究方法。
(2)等效替代法：在科學實驗中有許多物理特征、過程和物理量，要想直接觀察和測量很困難，這時往往把所需觀測的變量換成其他間接的可觀察或測量的變量進行研究的研究方法。(3)轉(zhuǎn)換法：對于不易研究或不好直接研究的科學問題，通過研究其表現(xiàn)出來的現(xiàn)象、效應、作用效果，間接研究問題的方法。
(4)類比法：由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。
(5)科學推理法：根據(jù)已知現(xiàn)象和規(guī)律，通過想象和推理對未知的現(xiàn)象做出科學地推理和預見的研究方法。
(6)模型法：通過引入模型(能方便我們解釋那些難以直接觀察到的事物的內(nèi)部構造、變化以及事物之間的關系的符號、公式、表格、實物等)，將問題實際化。
例1、有人說：“由于地球自轉(zhuǎn)的原因，在南北半球，馬桶下水的旋轉(zhuǎn)方向不同。”小科為驗證這個觀點是否正確，以下做法屬于獲取證據(jù)的是( )
①相信這種說法 ②建立新的假設
③查找資料研究 ④親自動手實驗 ⑤向南半球的朋友求證
例2、某興趣小組就“不同水質(zhì)對蛙卵孵化的影響”進行了探究，其實驗記錄如下表：
你認為該實驗設計的不妥之處是（ ）
水質(zhì) 水量 水溫 蛙卵數(shù) 孵出的蝌蚪數(shù)
A組 河水 500mL 23℃ 30個 28只
B組 蒸餾水 500mL 10℃ 30個 9只
A.不符合單一變量原則 B.水量過多 C.水溫太高 D.水中沒有水草
例3、為探究廢電池對生物的影響，某生物興趣小組做了如下
探究實驗：
提出的問題：廢電池對種子萌發(fā)有影響嗎
實驗器材：
大豆種子、廢電池浸出液、清水、培養(yǎng)皿、濾紙紗布。
實驗方案：
I.取相同的2個培養(yǎng)皿，編為1號和2號，底部墊上幾層吸水紙。
II.向兩個培養(yǎng)皿中分別放入大豆種子各20粒，在種子上面覆蓋紗布，放在溫暖處培養(yǎng)。
Ⅲ.每天向1號培養(yǎng)皿紗布上酒適量的電池浸出液，保持種子濕潤，2號培養(yǎng)皿不做任何處理。
IV.觀察大豆種子的萌發(fā)情況并做好記錄。
實驗結(jié)果：
10天后兩組培養(yǎng)皿中的種子都沒有萌發(fā)。
根據(jù)實驗方案和結(jié)果，回答下列問題：
（1）你認為該實驗中的變量是________該實驗假設是________，
（2）設計2號實驗的目的是________
（3）從實驗設計和實驗結(jié)果看，能否說明廢電池浸出液對種子萌發(fā)有影響________
（4）想達到預期實驗結(jié)果，必須對原實驗方案進行修改，即每天向1號培養(yǎng)皿紗布上灑適量的電池浸出液的同時，還應向________號培養(yǎng)皿紗布上________
（5）大豆種子各20粒的原因是________.
例4、科學家琴納在調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，幾乎家家都有天花的受害者。只有養(yǎng)牛場的擠奶女工（得過輕微天花）沒有人再得天花。這是為什么呢？琴納想：也許得過一次天花就會對天花產(chǎn)生免疫力。1796年5月，琴納從一位擠奶女工的手中取出微量牛痘膿漿。接種到一個男孩兒的手臂上。一個多月后，琴納在這個男孩子手臂上再接種人類的天花痘漿。竟沒有出現(xiàn)任何天花病癥。人類也從此獲得了抵御天花的有效辦法--種牛痘。
（1）“琴納想，也許得過移植天花就會對天花產(chǎn)生免疫力”。這屬于科學研究的________環(huán)節(jié)？
（2）現(xiàn)在“新冠病毒疫苗”的研制需要對病毒經(jīng)過滅活處理，且必須經(jīng)過前后3期的臨床實驗后方可推廣使用。由此你認為琴納的研究忽視了什么問題？________
1.課間，小科發(fā)現(xiàn)同桌趴在桌上，滿臉通紅。小王說他可能發(fā)燒了，提出用體溫計測量。對于“提出用體溫計測量”屬于科學探究中的哪個環(huán)節(jié)（ ）
A.提出問題 B.建立假設 C.設計方案 D.收集證據(jù)
2.如表為家蠶卵孵化實驗的記錄，分析錯誤的是( )
組別 ① ② ③
蠶卵數(shù)(個) 100 100 100
培養(yǎng)溫度(℃) 16 20 30
孵化出幼蟲所需時間(天) 10 9 8
孵化率(%) 90 98 68
A.探究的問題是“溫度對蠶卵的孵化有影響嗎？”
B.控制蠶卵數(shù)相同符合單一變量原則
C.“孵化出幼蟲所需要時間”和“孵化率”是實驗結(jié)果
D.由表可知，家蠶卵孵化的最佳溫度為16℃
3.小李在探究影響魚呼吸速度(即魚每分鐘開閉鰓蓋的次數(shù))的因素時：
（1）請你寫出小李的另一個猜測：
①魚呼吸速度可能與水溫有關；
②________ 。
（2）小李為研究水溫對魚呼吸速度的影響進行了如下實驗：取五條相同的金魚放在不同的水溫下(其他條件相同)，測出每分鐘魚呼吸次數(shù)，請你分別寫出測量水溫和時間的儀器：________、________。
（3）小李在實驗中得到的四組不同溫度下呼吸速度如下表：
溫度(攝氏度) 18 20 22 24
呼吸速度(次/分) 92 98 106 116
根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，寫出得出的結(jié)論：________。
4.為了研究光照對蚯蚓活動的影響，同學們給出了不同的猜想： 猜想一：光照對蚯蚓的活動沒有影響。
猜想二：光照對蚯蚓的活動有影響，而且蚯蚓不喜歡強光照射。
小柯組：取一紙盒并在其底部均勻地鋪上濕土，將紙盒的一半用黑紙蓋住以遮光。在遮光和不遮光的交界處放一條蚯蚓，并將裝置放在陽光下。
（1）如果猜想二成立，將觀察到的現(xiàn)象是________。
（2）本實驗存在明顯不足，請寫出一點：________。
（3）完善方案后進行實驗，實驗結(jié)果與猜想不符。對此， 該小組應采取的措施是 。
A.放棄自己的實驗結(jié)果
B.進一步查找資料重新作出假設
C.適當修改實驗結(jié)果以保持與原有假設一致
D.不管實驗結(jié)果，直接根據(jù)假設得出結(jié)論
5.下面是某同學在探究“螞蟻是否喜歡甜食”的實驗設計。
材料用具：一截劈開的竹筒（長15 cm）、一只螞蟻、一杯濃糖水、一杯清水、一個放大鏡、兩支滴管。
實驗步驟：
①在竹筒的兩端，分別用兩支滴管各滴上一滴濃糖水和一滴清水，將一只螞蟻等距離放在兩滴水之間（如圖）。
②用放大鏡觀察螞蟻的覓食行為。
請根據(jù)以上實驗設計回答下列問題：
（1）本實驗的假設是 。
（2）本實驗的變量是 。
（3）對實驗結(jié)果的預測和分析：
預測一：若實驗結(jié)果是螞蟻爬向清水一端或停留在原處不動或不定向爬動，則不能說明螞蟻喜歡甜食。
預測二：若實驗結(jié)果是螞蟻爬向濃糖水一端取食，則說明 。
（4）.本實驗設計的不足之處是 。
1.有螞蟻和草莓兩種生物，如果螞蟻會爬到草莓的根上，并據(jù)此探究螞蟻和草莓之間的關系。探究過程的第一步應該是（ ）
A. 觀察螞蟻在草莓上的行為 B. 作出螞蟻吃草莓根的假設
C. 提出螞蟻是否吃草莓的問題 D. 記錄螞蟻是否吃草莓根情況
2.如圖，將細菌放在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)，它會繁殖形成菌落，抗生素能殺滅細菌。某實驗小組想檢測A、B兩種抗生素的殺菌作用。下列實驗方案中最合理的是( )
B.
C. D.
3.在練習擲實心球時，小嘉發(fā)現(xiàn)每次雖然用最大的力量擲實心球，可是實心球拋出距離并不一樣，小嘉猜想可能是實心球脫離手時的方向不相同導致的，請對以上現(xiàn)象提出一個具有探究價值和易于探究的科學問題（ ）
A.做拋物運動的物體拋出點與落地間的水平距離與拋出角度是否有關
B.投實心球時拋出點與落地間的水平距離與初速度是否有關
C.做拋物運動時物體拋出點與落地間的水平距離跟力的大小是否有關
D.投實心球時拋出點與落地間的水平距離與哪些因素有關
4.某校科學小組的同學觀察發(fā)現(xiàn)：螞蟻常常會取食餅干之類的含糖食物，但從來沒有看到它們吃酸味、辣味的食物。他們想知道螞蟻是否吃辣的東西，于是設計了以下實驗。
材料用具：螞蟻數(shù)只，紙盒一個，滴管兩支，消毒棉花團若干，濃辣椒汁、清水各一份。
實驗步驟：
a. 取兩小塊相同的棉花團，分別滴入等量濃辣椒汁和清水，放置在紙盒的一側(cè)。
b. 將數(shù)只螞蟻餓飼后（不喂水和其他食物），放在紙盒的另一側(cè)。
請根據(jù)實驗設計回答下列問題：
（1）滴入清水的一組起________作用，選用數(shù)只螞蟻而不是一只螞蟻來做實驗的目的是________。
（2）重復幾次后，若加辣椒水棉花團周圍都幾乎沒有螞蟻，則說明________。
（3）像螞蟻一樣屬于昆蟲的動物很多，請舉出其中一例，如________。
5.在柿子成熟的季節(jié)里，果農(nóng)們在柿子還未完全成熟的時候就進行了采摘，怎樣才能使柿子早點成熟呢？小西同學做了下面的實驗，并對實驗結(jié)果做了記錄。
他選了30只大小接近、成熟度相近的同種柿子，分三組，每組10個，分別放在三個相同的紙箱中，往第一個紙箱中另加了2個成熟的蘋果；第二個紙箱放在溫度稍高的地方；第三個紙箱只放10個柿子，放在與第一個紙箱相同的地方。觀察柿子的顏色和軟硬來比較是否成熟。實驗結(jié)果如下表所示：
組別 操作方法 達到成熟所需時間
第一組 另加2個成熟蘋果 7天左右
第二組 溫度稍高 10天左右
第三組 不作處理 將近22天
（1）小西同學探究的問題是 。
（2）實驗中，第三組的作用是 。
（3）請你幫助小西分析實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論： 。
答案及解析
例1、【答案】D
【解析】實驗研究也稱為實驗性研究，是收集直接數(shù)據(jù)的一種方法。
①相信這種說法，對結(jié)論的認可，不是獲取證據(jù)；故 ① 錯誤；
②建立新的假設，不是獲取證據(jù)，而是建立假設；故 ②錯誤；
③查找資料研究，屬于獲取證據(jù)的過程；故 ③正確；
④親自動手實驗，屬于獲取證據(jù)的過程；故 ④正確；
⑤向南半球的朋友求證，屬于獲取證據(jù)的過程；故 ⑤正確；
例2、【答案】A
【解析】探究實驗要設置實驗組和對照組，兩組只能存在一個變量；這樣兩組所出現(xiàn)不同的實驗現(xiàn)象，才能說明是由這一環(huán)境因素引起的。單一變量原則就是在兩組對照實驗中只保留一個變量，這個變量也就是你所要探究的因素。
該興趣小組就“不同水質(zhì)對蛙卵孵化的影響”進行探究，但實驗變量除了水質(zhì)外，還有水溫不同，出現(xiàn)了兩個變量，不符合單一變量原則，A符合題意。
例3、【答案】（1）廢電池浸出液的有無；廢電池浸出液會降低（提高）種子萌發(fā)率
（2）對照作用
（3）不能，種子都沒有萌發(fā)無法判斷是否有影響。
（4）2；等量的清水
（5）排除實驗的偶然性，使結(jié)論具有普遍意義。
【解析】探究的一般過程是從發(fā)現(xiàn)問題、提出問題開始的，發(fā)現(xiàn)問題后，根據(jù)自己已有的知識和生活經(jīng)驗對問題的答案做出假設，設計探究的方案，包括選擇材料、設計方法步驟等。按照探究方案進行探究，得到結(jié)果，再分析所得的結(jié)果與假設是否相符，從而得出結(jié)論。
【解答】(1)在探究實驗中作假設時，我們要根據(jù)已有的經(jīng)驗和知識，作出科學的假設，本題可假設：廢電池對種子萌發(fā)有影響(或廢電池對種子萌發(fā)沒有影響)。在設計實驗過程中，一組加入廢電池浸出液，另一組加入等量的清水，所以變量就是廢電池浸出液的有無。該實驗假設是廢電池浸出液會降低（提高）種子萌發(fā)率。
(2)探究實驗中要設置對照組，只有通過對比才能得出科學的結(jié)論，2號實驗的目的就是做對照，探究實驗中要控制變量的唯一，除了變量不一樣，其它條件要都一樣，且都是適宜條件。
(3)從實驗設計和實驗結(jié)果看，不能說明廢電池浸出液對種子萌發(fā)有影響， 種子都沒有萌發(fā)無法判斷是否有影響。
(4)想達到預期實驗結(jié)果，必須對原實驗方案進行修改，即每天向1號培養(yǎng)皿紗布上灑適量的電池浸出液的同時，還應向2號培養(yǎng)血紗布上 灑等量的清水。
(5)大豆種子各20粒的原因是用多顆種子防止實驗的偶然性，使結(jié)論具有普遍意義。
例4、【答案】（1）猜想（2）接種疫苗的安全性問題。
【解析】（1）題干敘述過程中，屬于抗原的是抗體，病毒進入人體后，淋巴細胞產(chǎn)生抵抗該病毒的天花病毒。所以患過天花的人不會再患天花，它的免疫過程屬于特異性免疫。
（2）實驗探究的基本環(huán)節(jié)是：提出問題-作出假設-制定計劃-實施計劃-表達交流。
【解答】（1）“琴納想，也許得過移植天花就會對天花產(chǎn)生免疫力”，這屬于科學研究的猜想環(huán)節(jié)。
（2）一個是人數(shù)太少，可能會有偶然性。還有一個是琴納在一個多月之后就開始接種人類天花，應該在兩年之后還要再做一次實驗，提高疫苗的安全性。
1.【答案】C
【解析】科學探究是指人們通過一定的過程和方法對客觀事物和現(xiàn)象進行探索、 質(zhì)疑和研究。提出用體溫計測量體溫，屬于科學探究中的設計方案環(huán)節(jié)；
2.【答案】D
【解析】科學探究包括提出問題，作出假設，設計實驗方案，實施實驗方案，得出結(jié)論。
該探究實驗將研究對象蠶卵分成三組，每組都有蠶卵100個，可它們培養(yǎng)的溫度并不相同，因此探究的問題是“溫度對蠶卵的孵化有影響嗎？”實驗結(jié)果表明。三組蠶卵孵化所用的時間不同，孵化率也不同。而處于20℃下的②組孵化率最高，說明家蠶卵孵化的最佳溫度為20℃，D符合題意。
3.【答案】（1）魚呼吸速度可能與水中含氧量有關
（2）溫度計；秒表
（3）溫度越高，魚的呼吸速率越快
【解析】魚類必須生活在水中，用鰓呼吸。當水由口流入后經(jīng)鰓蓋后緣流出，水中的氧氣將進入到鰓絲中的毛細血管。
（1）魚呼吸速度即開閉鰓蓋的次數(shù)可能與水溫、水中含氧量等因素有關。
（2）進行探究實驗時，測量水溫用溫度計，測量時間用秒表。
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：溫度越高，魚的呼吸速率越快。
4.【答案】（1）蚯蚓向遮光一側(cè)移動
（2）只有一條蚯蚓，實驗存在偶然性/未進行多次實驗（合理即可）
（3）B
【解析】控制變量在進行科學實驗的概念，是指那些除了實驗因素(自變量)以外的所有影響實驗結(jié)果的變量，這些變量不是本實驗所要研究的變量，所以又稱無關變量、無關因子、非實驗因素或非實驗因子。
【解答】（1） 猜想二是光照對蚯蚓的活動有影響，而且蚯蚓不喜歡強光照射，所以猜想二成立時，觀察到的是蚯蚓會向遮光一側(cè)移動；
（2）實驗過程中只使用了一條蚯蚓，實驗對象太少，存在偶然性，并且該實驗只做了一次，沒有重復多次實驗；
（3）AC、對于實驗過程中觀察到的現(xiàn)象和實驗結(jié)論都要尊重事實，不能修改和放棄；故AC錯誤；
B、當實驗結(jié)果與猜想不符時，要通過查找資料，重新作出假設設計實驗；故B正確；
D、結(jié)論必須以實驗結(jié)果為基礎；故D錯誤；
5.【答案】 （1）螞蟻可能喜歡甜食（2）是否含有糖（3）螞蟻喜歡甜食（4）螞蟻數(shù)量太少
【解析】實驗探究的一般過程包括：提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結(jié)論和表達交流。
【解答】（1）科學探究的三個要素是明確目標，實驗的過程，結(jié)果，從發(fā)現(xiàn)問題和提出問題開始，該實驗探究螞蟻可能喜歡甜食；（2）提出的假設是：螞蟻可能喜歡甜食，所以實驗的變量是 是否含有糖 ；
（3） 若實驗結(jié)果是螞蟻爬向濃糖水一端取食 ，根據(jù)生物具有趨向有利刺激，逃避不利刺激的特性，說明 螞蟻喜歡甜食 ；
（4）探究實驗，如果實驗的對象過少，會使實驗結(jié)論具有偶然性，不能得出普遍的規(guī)律，所以 本實驗設計的不足之處是。螞蟻數(shù)量太少
故答案為：(1) 螞蟻可能喜歡甜食 (2) 是否含有糖 (3) 螞蟻喜歡甜食 (4) 螞蟻數(shù)量太少
1.【答案】 C
【解析】科學探究的一般過程：提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結(jié)論、表達和交流。
【解答】螞蟻會爬到草莓的根上，那么對此提出疑問，螞蟻為什么會爬到草莓的根上，是否因為螞蟻吃草莓？C符合題意。
故答案為：C
2.【答案】 C
【解析】（1）當設計多個因素影響的研究方案時，每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，這種研究方法叫控制變量法。
（2）對照實驗是指在探究某種條件對研究對象的影響時，對研究對象進行的除了該條件不同以外，其他條件都相同的實驗。根據(jù)變量設置一組對照實驗，使實驗結(jié)果具有說服力。一般來說，對實驗變量進行處理的，就是實驗組。沒有處理是的就是對照組。
（3）該目的是檢驗兩種抗生素的殺菌作用，設計實驗時，應遵循對照原則，即設計只有細菌的空白對照組，與含有抗生素的實驗組進行對比分析；還應遵循單一變量原則，如抗生素的有無或抗生素的種類。
【解答】A、缺少不含抗生素，只有細菌的對照實驗，不符合要求。
B、對照組應該是含有細菌而不是無細菌，不符合要求。
C、是不含抗生素，只有細菌的對照實驗，符合要求。
D、該目的是檢驗兩種抗生素的殺菌作用，對照組中一定要有細菌，不符合要求。
故答案為：C
3.【答案】A
【解析】由題意，每次雖然用最大的力量擲實心球，可是實心球拋出距離并不一樣，本題研究實心球拋出距離與實心球脫離手時的方向的關系，故提出一個具有探究價值和易于探究的科學問題是：做拋物運動的物體拋出點與落地間的水平距離與拋出角度是否有關，A符合題意。
4.【答案】（1）對照；避免實驗偶然性
（2）螞蟻不吃辣的東西
（3）蝗蟲
【解析】本實驗采用對照實驗的方法探究螞蟻對食物的選取情況，對照實驗：在探究某種條件對研究對象的影響時，對研究對象進行的除了該條件不同以外，其他條件都相同的實驗，根據(jù)變量設置一組對照實驗，使實驗結(jié)果具有說服力，一般來說，對實驗變量進行處理的，就是實驗組，沒有處理是的就是對照組。
【解答】（1）滴入清水的一組起對照作用，選用數(shù)只螞蟻而不是一只螞蟻來做實驗的目的是避免實驗偶然性。
（2）重復幾次后，若加辣椒水棉花團周圍都幾乎沒有螞蟻，則說明螞蟻不吃辣的東西。
（3）像螞蟻一樣屬于昆蟲的動物很多，請舉出其中一例，如蝗蟲。
5.【答案】 （1）怎樣才能使柿子早點成熟呢(或影響柿子成熟快慢的因素)（2）作為對照
（3）升高溫度和加成熟蘋果都能夠使柿子更快成熟
【解析】對照實驗是指在研究一種條件對研究對象的影響時，所進行的除了這種條件不同以外，其他條件都相同的實驗。
【解答】（1）分成了不同的小組，處于不同情況的柿子，作比較就是探究小西同學探究能使柿子早點成熟的因素。
（2）實驗中，第三組的作用是作為對照。
（3）根據(jù)表格信息可知，升高溫度和加成熟蘋果的柿子成熟時間更早，因此升高溫度和加成熟蘋果都能夠使柿子更快成熟。
故答案為：（1）怎樣才能使柿子早點成熟呢(或影響柿子成熟快慢的因素)（2）作為對照（3）升高溫度和加成熟蘋果都能夠使柿子更快成熟
2022-2023學年上學期浙教版科學七年級“沖刺重高”講義（六）
科學探究

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